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大支撐跨距是指緊縮機(jī)驅(qū)動(dòng)端支撐軸承和非驅(qū)動(dòng)端支撐軸承之間的間隔與葉輪最大內(nèi)孔直徑的比值簡稱 L / D 。這是衡量一臺(tái)緊縮機(jī)能否安穩(wěn)的一個(gè)重要目標(biāo)，是離心緊縮機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)剖析的一個(gè)重要的內(nèi)容。跟著離心緊縮機(jī)大型化、多級(jí)化的開展，這個(gè)目標(biāo)越來越遭到大家的注重。它首要是因?yàn)榫o縮機(jī)的級(jí)數(shù)過多而致使緊縮機(jī)轉(zhuǎn)子過長而發(fā)作的。
1.1 氣體分子量與緊縮機(jī)級(jí)的聯(lián)系
氣體的分子量越小越難緊縮，比如在氫氣緊縮機(jī)中，一級(jí)葉輪的壓比大約只要 1.0 ～ 1.12 ，例如，云南云維集團(tuán) 20 萬噸甲醇緊縮機(jī) , 氫氣的含量為 68% ，均勻分子量為 11.55, 氣體在緊縮機(jī)中的總壓比為 2.6 ，該緊縮機(jī)用了 9 級(jí)緊縮 , 有兩個(gè)級(jí)間冷卻器、 1 個(gè)防喘振冷卻器，機(jī)型為 3BCL529 。而在分子量較大的緊縮機(jī)中氣體比擬簡略緊縮，但因?yàn)橐倏伛R赫數(shù)不能大于 1 ，所以葉輪的周速不能過高。
1.2 葉輪的轉(zhuǎn)速和做功
同一類型的葉輪做功才能的巨細(xì)與驅(qū)動(dòng)機(jī)能供給的功率和轉(zhuǎn)速有關(guān)，滿意大功率的效果是為了使主軸可以傳遞滿意的扭矩保證緊縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；葉輪的轉(zhuǎn)速越高，葉輪對(duì)氣體做功越多，即氣體的壓升越大，可是因?yàn)樵獾津?qū)動(dòng)機(jī)、葉輪周速、資料強(qiáng)度、馬赫數(shù)等方面的約束。緊縮機(jī)靠進(jìn)步轉(zhuǎn)速來供給做功的才能是有限的。
1.3 離心緊縮機(jī)中常用的葉輪
葉輪對(duì)氣體的做功才能與葉輪的作業(yè)功率有關(guān)，葉輪的功率首要取決于葉輪的氣動(dòng)型線即葉輪的葉片型線。當(dāng)前常用的葉輪有大三元葉輪、高效二元輪、二元輪。大三元葉輪選用三元葉片，葉輪的出口角視點(diǎn)大，是功率最高的葉輪，其功率在 83% ～ 90% 之間，可是大三元葉輪流量的作業(yè)范圍較小。二元葉輪的葉片是二元葉片，葉輪的出口角較小，流量的作業(yè)范圍較大。高效二元輪介于大三元葉輪和二元輪之間。這 3 種葉輪常常調(diào)配運(yùn)用。為了進(jìn)步描繪作業(yè)功率葉輪根本級(jí)現(xiàn)已規(guī)范化，均勻功率已到達(dá) 80% 以上，進(jìn)步的空間很有限。
經(jīng)過添加緊縮機(jī)的級(jí)數(shù)來進(jìn)步葉輪的作業(yè)轉(zhuǎn)速已成為進(jìn)步緊縮機(jī)整機(jī)作業(yè)壓比最有用最直接的辦法。所以呈現(xiàn)了云南云維的 20 萬噸甲醇項(xiàng)目的 3BCL529 、 2MCL609 、 BCL6010 等超長的機(jī)組。
2 技能難點(diǎn)剖析及描繪進(jìn)程剖析
產(chǎn)物 2MCL609 是典型的大支撐跨距緊縮機(jī)。現(xiàn)聯(lián)系理論與實(shí)踐，對(duì)該產(chǎn)物的技能難點(diǎn)及核算進(jìn)程簡略剖析如下。
離心緊縮機(jī)的級(jí)數(shù)依照文獻(xiàn) [1] 的剖析通常少于 9 級(jí)，但將緊縮機(jī)的級(jí)數(shù)描繪到 9 級(jí)甚至 10 級(jí)是在進(jìn)步緊縮機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)步葉輪的作業(yè)功率等辦法的根底之上，還無法到達(dá)用戶需求參數(shù)時(shí)，而最終選用的一種辦法。緊縮機(jī)的級(jí)數(shù)越多緊縮機(jī)的轉(zhuǎn)子越長，驅(qū)動(dòng)端的支撐軸承和非驅(qū)動(dòng)端支撐軸承之間的間隔越大，也就是在這里所說的 L / D 。 L / D 的數(shù)值一旦超過了規(guī)則的數(shù)值，緊縮機(jī)轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度剖析就成為有必要查核的內(nèi)容。強(qiáng)度剖析成果不合格，將致使布局計(jì)劃甚至氣動(dòng)計(jì)劃的更改。
強(qiáng)度剖析首要包含單個(gè)葉輪的強(qiáng)度剖析和轉(zhuǎn)子軸系的動(dòng)力學(xué)剖析。單個(gè)葉輪的強(qiáng)度剖析包含葉輪應(yīng)力核算、半開式葉輪的輪盤自振頻率剖析、半開式葉輪的葉片自振頻率剖析；轉(zhuǎn)子軸系的動(dòng)力學(xué)剖析首要是轉(zhuǎn)子的安穩(wěn)性剖析，包含氣體激振剖析軸和鍵的強(qiáng)度核算。反轉(zhuǎn)剛體質(zhì)量、重心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量核算及軸向推力核算、平衡盤尺度斷定也在其間。
氣體激振是轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)剖析的要害內(nèi)容。氣體激振是指在緊縮機(jī)中因?yàn)槿~輪內(nèi)部發(fā)作旋轉(zhuǎn)脫離而發(fā)作的對(duì)機(jī)器的氣體鼓勵(lì)。關(guān)于大分子量及壓力高的的離心緊縮機(jī)，如化肥設(shè)備中的 CO 2 緊縮機(jī)和合成氣緊縮機(jī)，在計(jì)劃描繪中需求思考此類疑問。自激振蕩是指壓力高、分子量較大的氣體在經(jīng)過平衡盤等密封時(shí)，因?yàn)閴罕雀叨心軌虻竭_(dá)音速進(jìn)而誘發(fā)對(duì)轉(zhuǎn)子的氣體激振。
如今關(guān)于機(jī)型為 2MCL609 的緊縮機(jī)進(jìn)行剖析。
2.1 轉(zhuǎn)子體系的根本布局參數(shù)
圖 1 為 2MCL609 轉(zhuǎn)子的核算模型簡圖。
轉(zhuǎn)速：額外轉(zhuǎn)速為 8320 r/min 。
轉(zhuǎn)子布局參數(shù)：總長為 3057 mm ；跨距為 2475 mm ；總重為 1300.105 kg 。
軸承靜載： 軸承 1 為 6450.87 （ N ）；軸承 2 為 6303.16 （ N ）。
軸承參數(shù)： 最大預(yù)負(fù)荷下的最小軸承空隙為 軸承半徑空隙 min =0. 1357 mm 。
2.2 轉(zhuǎn)子安穩(wěn)性剖析區(qū)分規(guī)范
導(dǎo)致轉(zhuǎn)子失穩(wěn)的要素包含密封效果力、葉輪處的氣動(dòng)力、軸承油膜效果力等。依據(jù) API617 第 7 版中 2.6.5 節(jié)相關(guān)規(guī)則，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行 I 級(jí)安穩(wěn)性剖析。
預(yù)期的交叉耦合剛度（見 API 617 規(guī)范第 7 版 2.6.5 .6.a ）
2.3 產(chǎn)物2MCL609安穩(wěn)性剖析
關(guān)于本臺(tái)產(chǎn)物，各級(jí)參數(shù)見表
關(guān)于本臺(tái)產(chǎn)物，剖析成果表明： II 級(jí)安穩(wěn)性剖析合格。
3 定論
綜上所述，在大支撐跨距描繪進(jìn)程中，轉(zhuǎn)子軸系的安穩(wěn)性剖析首要從以下 3 個(gè)方面著手：榜首，合理的描繪緊縮機(jī)的布局，在滿意緊縮機(jī)的氣動(dòng)功能的條件下，使緊縮機(jī)的布局盡量的緊湊；第二，合理的挑選軸承，軸承的技能參數(shù)決議著軸系的支撐剛度，對(duì)軸系的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)剖析影響很大；第三，在緊縮機(jī)的選型進(jìn)程中要合理的挑選緊縮機(jī)的根本級(jí)，緊縮機(jī)的選型決議著緊縮機(jī)主機(jī)的描繪方向，是不行疏忽的。傳統(tǒng)羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)出風(fēng)口為矩形口，吸氣時(shí)，整個(gè)葉輪外圓同時(shí)進(jìn)入密封區(qū)，使氣體突然關(guān)閉，排氣時(shí)葉輪外圓又同時(shí)打開，則高壓氣體突然釋放，使得吸入和排出氣體時(shí)都會(huì)產(chǎn)生高噪音并伴有較大的振動(dòng)。若將進(jìn)出風(fēng)口設(shè)計(jì)成異形口，吸入時(shí)的密封和排出時(shí)的打開基于開口面積由最大到零和由零到最大，均為漸變，從而延緩了進(jìn)排氣口氣體壓差的變化率，起到削減周期性排氣沖擊噪聲的作用，因此使噪聲低而平穩(wěn)。異形口的形式很多，從制造方便的角度出發(fā)，最常用的是菱形口或斜口，孔口的斜度與風(fēng)口尺寸及機(jī)殼長度有關(guān)。通常風(fēng)口大、機(jī)殼短，則斜度可大，宜設(shè)計(jì)斜口，制造簡單;反之，宜設(shè)計(jì)菱形口。
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